Попадающие в водоемы лекарственные препараты угрожают популяции рыб

24.11.201214530

Уже много лет ученым известно, что различные лекарственные препараты, начиная от противовоспалительных средств и заканчивая гормон-содержащими противозачаточными таблетками, и их метаболиты, в конечном счете, через сточные воды попадают в водоемы и влияют на поведение и жизнеспособность рыб и других водных организмов. Однако только сейчас ученые начинают узнавать о тех многочисленных эффектах, которые оказывают растворенные в воде остатки лекарственных препаратов на обитающие в ней живые организмы. Результаты новых исследований показали, что эти химические соединения представляют в будущем угрозу существованию различных видов рыб.

Действующим веществом распространенного лекарственного препарата из группы антидепрессантов, известного под коммерческим названием Прозак, является химическое соединение флуоксетин. Флуоксетин, как и многие другие лекарственные средства, выводится из организма человека вместе с мочой и попадает в водоемы, беспрепятственно преодолевая очистительные сооружения, не приспособленные для очистки воды от таких соединений.

Американские ученые решили установить, как именно флуоксетин влияет на обитающие в воде организмы, и выбрали в качестве объекта своих исследований распространенный в США вид пресноводных рыб под названием толстоголовый гольян (Pimephales promelas). Обычно в период спаривания самцы толстоголового гольяна строят гнезда, в которые затем самки откладывают икру. После того, как икра была отложена и оплодотворена, самцы «ухаживают» за гнездами, убирая из них опасные для потомства грибы и мертвые икринки.

По словам Ребекки Клэпер (Rebecca Klaper), эколога из Института Великих Озер при Университете Висконсин-Милуоки (University of Wisconsin-Milwaukee's Great Lakes Water Institute, США), при растворении в воде лекарственно препарата флуоксетина у толстоголового гольяна изменяется брачное поведение. Клэпер представила результаты своих новых исследований на конференции североамериканского отделения Общества Токсикологии и Химии Окружающей Среды (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) 2012 г., недавно проходившей в штате Калифорния.

Как показали эксперименты, присутствие в воде флуоксетина не влияет на поведение самок толстоголового гольяна. Однако при повышении концентрации этого лекарственного средства в воде до значений, которые сопоставимы с самыми высокими задокументированными концентрациями флуоксетина в пресной воде, увеличивается время строительства самцами толстоголового гольяна своих гнезд. По словам Клэпер, при десятикратном увеличении концентрации флуоксетина самцы проявляют обцессивное поведение и даже начинают игнорировать самок.

Дальнейшее повышение концентрации флуоксетина в воде останавливает размножение толстоголового гольяна. «Самцы начинают убивать самок», - говорит Клэпер. Эколог также отметила, что через месяц после появления первых изменений в поведении самцов начинаются и изменения в поведении самок. В этот момент самцы больше не ведут себя агрессивно, но самки по-прежнему не откладывают яйца.

Остатки лекарственных препаратов в воде могут повлиять не только на репродуктивное поведение рыб. На этой же конференции Дэн Риарик (Dan Rearick), водный токсиколог из Государственного Университета Сейнт Клауд (St Cloud State University, США), сообщил, что химическое соединение 17-β-эстрадиол, содержащееся в противозачаточных средствах, снизило способность мальков толстоголового гольяна уходить от хищников.

Во время экспериментов Риарик сначала воздействовал на мальков толстоголового гольяна эстрадиолом, затем вызывал колебания воды, аналогичные тем, что наблюдаются при приближении хищника. Используя высокоскоростную видеозапись, он измерил время, которое требуется потомству толстоголового гольяна на то, чтобы изогнуть тело в С-образную форму (так называемый С-старт – первый этап бегства). Оказалось, что при повышении концентрации эстрадиола в воде даже на 20 или 100 нанограмм на литр малькам толстоголового гольяна требуется значительно больше времени для подготовки к бегству, по сравнению со здоровыми мальками, на которых никогда не воздействовали эстрадиолом.

Во время второго эксперимента ученый отобрал сотни мальков, которые подвергались воздействию эстрадиола, и сотни мальков контрольной группы, и помещал по десять рыбок из каждой группы в резервуар с водой, в котором находился хищник – синежаберный солнечник (Lepomis macrochirus). После того как половина рыбок была съедена, Риарик определял, какие типы мальков остались в резервуаре.

Результаты двух экспериментов совпали: в большинстве случаев (55%) выжили мальки контрольной группы, на которых не воздействовали эстрадиолом.

На первый взгляд разница между данными, полученными в двух группах, может показаться не значительной. Но Риарик, построив популяционную биологическую модель для нескольких поколений рыб, обнаружил, что этой разницы достаточно для того, чтобы вызвать быстрое снижение популяции рыб. Ученый установил, что даже в отсутствие выраженного негативного действия эстрадиола на рыб все равно будет наблюдаться незначительное снижение их численности. «Вероятно, повод для беспокойства существует», - говорит ученый.

Результаты предыдущих исследований американских и канадских ученых показали, что в маленьком озере, в которое умышленно был занесен эстрадиол, значительно снизилась популяция толстоголового гольяна [1]. По словам Риарика, ученые связывали эти изменения с нарушением репродуктивной функции рыб, однако, новые данные свидетельствуют о том, что они могут быть вызваны снижением способности мальков толстоголового гольяна выживать при воздействии на них эстрадиолом.

Риарик также сравнил экспрессию генов в организме рыб, которые подвергались и не подвергались воздействию эстрадиола. Оказалось, что у рыб, на которых действовал эстрадиол, значительно увеличена экспрессия генов нейротрансмиттера дофамина. Это позволяет предположить, что в развивающемся головном мозге мальков толстоголового гольяна могут происходить изменения.

Клэпер использовала аналогичный исследовательский подход при изучении эффектов воздействия флуоксетина на толстоголового гольяна и обнаружила последовательное изменение экспрессии генов в головном мозге самцов при увеличении концентрации препарата. «Сейчас я пытаюсь понять, какие физиологические сигнальные пути могут участвовать в этом процессе», - говорит Клэпер.

Остатки некоторых лекарственных препаратов в воде, например, антидепрессанта Прозака (флуоксетин), негативно влияют на поведение рыб. (фото: DARREN STAPLES/REUTERS)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:
Nature doi:10.1038/nature.2012.11843

Литература:
1. Kidd, K. A. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 8897–8901 (2007).


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей